热塑性胶带继续显示出复合航空结构的潜力

航空结构的生产受到 COVID-19 大流行的严重影响，但航空航天方面的努力并不一定效仿，至少对于 Web Industries（美国马萨诸塞州马尔堡）而言，这是一家为各种客户提供热塑性胶带分切服务的公司应用程序。据全球研究与技术总监 Grand Hou 称，太空、城市空中交通 (UAM) 和军事领域的研究工作一直在全力以赴，以实现下一代飞机——复合材料，特别是热塑性胶带，已经其中许多努力的关键。

当然，热塑性胶带并不新鲜（见 CW 主编杰夫·斯隆 (Jeff Sloan) 的“我想对您说两个字：‘热塑性胶带’”以了解更多可追溯到 1960 年代的背景故事），但在过去几年中，他们的兴趣有所增加，尤其是对于商业广告航空航天和其他高性能应用（例如明日之翼计划和多功能机身演示计划的肋条等）。与热固性胶带相比，热塑性塑料具有诸如更高的韧性、更容易回收、可在高压釜 (OOA) 外加工以及可以在室温下储存的优点。

Web Industries 处于热塑性塑料开发和应用的前沿，最引人注目的是其多种格式化功能，包括将供应商提供的热固性和热塑性胶带切割成不同的形状和格式，以满足特定客户的要求。凭借位于美国和欧洲工厂的胶带分切生产线，Web 的能力包括格式化高性能聚醚醚酮 (PEEK)、聚醚酮酮 (PEKK) 和聚芳醚酮 (PAEK) 热塑性胶带，它们最常用于航空航天应用。

用于二级航空结构的 TP 胶带——以及一级结构中的挑战

目前，侯指出，热塑性预浸料中的大多数航空结构活动都集中在二级结构上，例如夹子、检修面板或子结构，而机翼和机身等飞行关键的主要结构是用热固性复合材料或金属制成的。

“很多挑战都与风险管理有关，”他说，而且部分问题历来是供应商提供的热塑性预浸料日益增长的痛苦。热塑性材料不如热固性胶带成熟。据侯说，虽然热固性胶带已经有几十年的大规模生产规模和完善的经验，但热塑性材料在大批量生产的自动化流程中的使用还处于起步阶段。

然而，Web Industries 与各种复合材料供应商合作，侯说，过去几年，整体材料的一致性和规模有了很大的提高。他说，如今的材料宽度、长度、厚度、纤维张力和树脂均匀性都更加一致且质量更高。

制造更大的热塑性主结构的另一个阻碍因素是热塑性材料往往比热固性材料更昂贵。 “如果没有整体成本优势，它就不会被更广泛地采用，”侯承认，并指出协作和技术帮助对于帮助降低流程成本至关重要。 “当每个人从项目的早期阶段到最后阶段都通力合作以实现共同目标时，我们可以实现更好的解决方案。”

工艺灵活性和材料定制

总体而言，侯认为热塑性胶带现在和未来都有很大的潜力和不断增加的活动，而灵活性是客户的主要引爆点之一。

目前，热固性胶带主要限于自动纤维铺放 (AFP)，受到高压釜固化和储存温度要求的限制。 Hou 说，热塑性塑料可以实现更灵活的工艺方法和 OOA 加工，包括用于自动铺带 (ATL) 的带格式和用于增材制造的长丝。

根据 Web Industries 的说法，商业规模的格式化和供应链解决方案对于为航空结构制造商提供支持预计的行业建造速度所需的热塑性切割胶带至关重要。

热塑性预浸料也可以针对特定应用进行定制。据侯说，最终用户希望将材料与每个应用程序相匹配。他说，由于热塑性塑料具有很强的适应性，因此可以为特定零件开发特定格式，从而最大限度地提高材料使用率并降低客户的下游成本。由于 UAM、太空和军事是高度活跃的领域，销售和新业务发展总监 Ashley Graeber 指出，活动是针对每个项目而不是每个飞机项目量身定制的。

航空航天销售副总裁 Jason Surman 表示，针对特定应用对热塑性材料进行格式化也有助于减少浪费。在航空航天工业中，购买飞行比，即原材料与成品质量的比率，是一个关键问题。目标是使购买与飞行的比率尽可能接近 1:1，这意味着几乎没有废料。 Surman 指出，为正确的应用提供正确格式的正确材料可以大大减少浪费。他说，在航空航天工业中，30% 的浪费是“非常普遍的”，要使浪费低于该水平，需要各方通力合作。

“将材料与工艺结合起来至关重要，”Surman 补充道，“热塑性胶带正在成为航空结构制造商的一种可行解决方案。”